科学家正争分夺秒采集蕴含关键气候信息的冰芯,以赶在全球变暖使冰川和冰盖融化之前完成。
2020年,一支国际科学家团队尝试从瑞士与意大利边境的格兰德科姆冰川采集冰芯。
2018年,他们曾勘察该地点并钻取了一根浅层试验冰芯,但在返回现场所需的两年间,他们关注的区域已经融化。
据联合国称,全球几乎所有冰川都在萎缩。
这意味着科学家可能会错失关键的气候数据。
科学家正在争分夺秒地采集冰芯——连同他们掌握的、记录气候周期的长期冻结档案——因为全球变暖正使冰川和冰盖融化。一些人表示,他们的时间所剩无几。而在某些情况下,已经为时已晚。
去年年底,出生于德国的化学家玛格丽特·施维科夫斯基(Margit Schwikowski)与一支国际科学家团队尝试从位于瑞士与意大利边境高处的格兰德科姆冰川采集冰芯,该项工作是联合国支持的一项气候监测行动的一部分。
2018年,他们乘直升机勘察了该地点,并钻取了一根浅层试验冰芯。施维科夫斯基表示,冰芯状况良好:其中保存完好的大气气体以及记录过去气候的化学证据都很完整,探地雷达也显示冰川深厚。并非所有阿尔卑斯山冰川都能同时保存夏季和冬季降雪;她表示,如果一切按计划进行,这些冰芯将是迄今为止首批能够做到这一点的最古老冰芯。
但在科学家们为携带完整钻探设备返回现场的两年间,冰中封存的部分信息已经消失。冻融循环在整个冰川中形成了冰层和融水池,另一位团队成员将其形容为饱含水分的海绵,使这些冰芯无法用于基础气候科学研究。
这种突然的劣化“清楚地表明这些冰川有多么敏感”,施维科夫斯基说。她是瑞士维利根保罗·谢勒研究所分析化学组的负责人。“我们只晚了两年。”
格兰德科姆的任务凸显了当今科学家在采集冰芯方面面临的主要挑战:一些冰川消失的速度快于预期。这一认识正促使人们更加紧迫地行动,使专门采集冰芯的人员加快工作进度、重新考虑下一步的目标地点,并扩大储存能力。
据联合国称,全球几乎所有冰川都在萎缩。联合国在8月发布的迄今最全面的气候报告中得出结论:“人类活动very可能是自1990年代以来全球冰川几乎普遍退缩的主要驱动因素。”报告还指出,如果不立即采取大规模行动,全球平均气温将在20年内达到或超过比工业化前平均水平高1.5摄氏度。
冰川失去质量的速度也在加快。4月发表在科学期刊《自然》(Nature)上的一项研究发现,2000至2004年间,冰川每年损失227千兆吨冰,而2015年后,这一数字增至平均每年298千兆吨。一千兆吨(gigaton)相当于十亿公吨。一千兆吨的冰足以填满纽约市中央公园,并且高达341米(1,119英尺)。
据科罗拉多州博尔德的美国国家冰雪数据中心称,目前地球陆地面积中约有10%被冰川冰覆盖。
如果一座冰川正在融化且不再积累降雪,这意味着它也无法捕获当今的大气气体,供科学家在未来研究。
两年前,瑞典克布内卡伊斯山的南峰在三分之一的山顶冰川融化后,失去了该国最高点的称号。
对施维科夫斯基而言,冰川的消失不仅是职业上的打击,也是情感上的冲击。“没有冰川的山峰看起来不一样了,变得荒凉,”她说。在阿尔卑斯山,没有冰川的山峰“令人感到非常恐惧”。
“彻底震惊”
去年9月,施维科夫斯基裹着雪地装备站在一旁,湿润的冰柱从格兰德科姆的钻孔中被绞车拉出。她表示,冰芯的湿润程度令她感到意外。本应坚实的冰芯碎块中渗出冰冷的融水。而本应半透明的冰芯,部分区域却清澈透亮。
像格兰德科姆这样的冰芯,帮助科学家说明了人类对地球气候的影响,因为它们记录了早在工业化之前就已存在的温室气体。冰层保存着微小的气泡,这是过去大气的直接证据。冰还将空气污染物、花粉以及其他温度和降水指标汇集在同一档案中,且都处于同一时间尺度上,有时甚至可以精确到单个季节。
格兰德科姆考察队的另一名成员、意大利气候科学家卡洛·巴尔班特(Carlo Barbante)表示,阿尔卑斯山地块上的冰在过去几年中的融化速度“远高于以前”。他说,发现湿润的冰芯“彻底震惊”了他们。
因此,巴尔班特和包括施维科夫斯基在内的其他科学家加快了从阿尔卑斯山蒙特罗莎峰顶附近科莱格尼费蒂冰川采集冰芯的计划,该冰川比格兰德科姆高出数百米。6月,他们启动了这项工作,比原定时间提前了数月。巴尔班特表示,他们钻取的两根冰芯质量良好。
巴尔班特还表示,他希望明年或后年组织前往非洲最高峰乞力马扎罗山的考察,那里是非洲大陆上唯一剩余的可采集冰芯地点。近期联合国报告引用的一项研究测算,当前的变暖已经引发融化,到2060年将使该山所有冰川消失。
美国科学家道格拉斯·哈迪(Douglas Hardy)在2009年发现,该山冰川的一处最高点上有一头19世纪猪的木乃伊化遗骸,这表明科学家希望提取的部分气候历史已经消失。“这意味着我们已经失去了过去200年的记录时间,”哈迪说。
巴尔班特和施维科夫斯基是一个由科学家领导的团体“冰记忆”(Ice Memory)的成员,该团体致力于建立一个收集全球各地冰川冰芯的档案库。“冰记忆”获得了联合国主要文化机构、联合国教育、科学及文化组织(UNESCO)的支持。
迄今为止,他们已在欧洲、玻利维亚和俄罗斯完成钻探。这些冰芯目前暂时存放在欧洲,但计划将其运往南极进行长期储存,因为该地点不依赖可能发生停电的电力供应。
巴尔班特说:“一百年后,当阿尔卑斯冰川完全消失时,我们将拥有这些样本”,供未来几代科学家使用。
扩建冰芯储存设施
科学家表示,除温室气体外,他们或许还能利用冰芯研究古代细菌和病毒的DNA,这些细菌和病毒可能会随着世界变暖而重新出现。冰冻的昆虫和植物花粉也可能揭示世界森林及其火灾周期的历史。
另一支科学家团队的研究成果于7月发表在科学期刊《微生物组》(Microbiome)上,他们在中国青藏高原采集的两份冰芯样本中发现了近15,000年历史的病毒。研究结果确定了33种病毒的基因编码,其中至少28种为科学界此前未知。
这支科学家团队包括总部位于美国的冰芯古气候学家朗尼·汤普森(Lonnie Thompson)和埃伦·莫斯利-汤普森(Ellen Mosley-Thompson),两人为夫妻关系。
朗尼·汤普森表示,冰层消失的速度促使他扩建位于俄亥俄州立大学的冰芯储存设施,他去年开始为此筹款。他希望筹集700万美元。根据该校Byrd极地与气候研究中心的数据,目前他已通过捐款和承诺捐赠筹集了约47.5万美元。此次改造将使该设施的储存容量翻倍,达到超过13,550米的冰芯。
汤普森及其团队采集的部分冰芯,是某些冰川上仅存的冰。他的团队在2000年曾在非洲乞力马扎罗山的六个冰芯采集点中钻取了其中两个,如今这两个点已经消失。他们在2010年于印度尼西亚巴布亚钻取的采集点也已消失。汤普森表示,其他采集点很可能会在50年内消失。
在某些情况下,冰层融化后冰川表面形成了湖泊,这是一个危险信号,表明融化速度可能快于此前模型的预测。他表示,这是一个警钟,提示必须尽快采集冰芯。
“冰层不仅保存着气候的珍贵档案,也保存着气候变化的主要成因(气候驱动因素)的档案。”汤普森说,“随着地球变暖、冰川退缩,这些历史正面临风险。”





